Нейрохирурги рассказали, как мозг приспосабливается к переменам

Новости МирТесен

При столкновении с новыми условиями, человек может их проанализировать и определить оптимальные действия. Медики из США и Канады исследовали процессы, происходящие в мозге при принятии решений в незнакомой обстановке, и провели аналогию между активностью нейронов и поведением птицы в стае.

В процессе изучения нового гиппокамп, область мозга, отвечающая за формирование эмоций, запоминание и ориентацию в пространстве, также активно функционирует. Эта активность гиппокампа способствует переводить информацию из рабочей памяти в долговременную и «закреплять» недавно освоенный маршрут. Однако оказалось, что роль этой области в обучении еще более значима, чем предполагалось.

Нейрохирурги из Калифорнийского технологического института (США), Университета Торонто (Канада), Колумбийского университета (США) и Седарс-Синайского медицинского центра (США) установили, что способность к принятию решений, основанных на абстрагировании и логических выводах, определяется нейронами гиппокампа. Это первое исследование, в котором разумное поведение в незнакомой обстановке впервые объясняется с точки зрения процессов, происходящих в головном мозге, опубликовал журнал Nature.

«Игнорируя незначительные детали, абстрагирование позволяет сосредоточиться на информации, необходимой для принятия решений. Логический вывод предполагает использование имеющихся знаний для формирования обоснованных суждений о мире. Авторы публикации подчеркивают важность этих двух процессов в процессе познания и обучения.

В ходе исследования, проводимого для диагностики эпилепсии, ученые имплантировали электроды в мозг 17 пациентов. После этого участникам эксперимента предложили выполнить задания на компьютере, в процессе чего регистрировалась активность их мозга.

Пациентам неоднократно демонстрировались четыре изображения: человека, обезьяны, автомобиля и автобуса. Участникам предлагалось выбрать кнопку слева или справа, соответствующую верному названию объекта на картинке. После каждого ответа они получали обратную связь в виде сообщения «правильно» или «неправильно». Когда участники запомнили все правильные ответы и начали выбирать их с помощью кнопок, правила были изменены: правильным теперь считался вариант, который участники ранее не выбирали.

Пациенты быстро осознали произошедшие изменения и самостоятельно определили верные ответы, не прибегая к механическому запоминанию – они сделали логический вывод. В этот момент исследователи зарегистрировали активность тысяч нейронов в гиппокампе, которая походила на стремительное движение стаи птиц или на толпу болельщиков на стадионе, начинающих спонтанно подпевать. Такая активность нервных клеток свидетельствовала о формировании у участников эксперимента абстрактных, концептуальных знаний, необходимых для решения задачи. У тех, кто не смог найти правильные ответы в новых условиях, подобной активности в мозге не наблюдалось.

Некоторым участникам было сложно понять новые правила, поскольку они пытались использовать свой прежний опыт решения подобных задач. Тем не менее, после устной подсказки от исследователей они смогли разобраться в ситуации, и в их мозге возникла нейронная структура, аналогичная той, что наблюдалась у тех, кто успешно справился с задачей без посторонней помощи.

«Это значительное открытие демонстрирует, что использование вербального ввода позволяет формировать представления, которые иначе потребовали бы длительного личного опыта».

Обнаруженная специфическая активность нейронов локализуется исключительно в гиппокампе, что является особенно важным наблюдением. Это указывает на ключевую роль гиппокампа в усвоении абстрактных знаний и формировании логических выводов, а также предоставляет возможности для разработки методов лечения заболеваний, затрагивающих эту структуру. В частности, полученные данные могут способствовать более глубокому пониманию причин нарушения способности к принятию решений, которое наблюдается у пациентов с болезнью Альцгеймера, обсессивно-компульсивным расстройством и шизофренией.